발전을 거듭하고 있는 화학기술이 4차 산업혁명 시대를 앞당기는 핵심으로 자리매김하고 있다. 화학적으로 다양한 기능을 품은 '스마트 소재'가 반도체, 이차전지, 박막 등으로 새롭게 태어나고 있다.
4차 산업혁명 시대를 이끌려면 새로운 아이디어를 구체화 한 다양한 하드웨어(HW)를 만들고, 여기에 고도화 된 지능정보기술을 적용해야 한다.
지금보다 더 작고 효율적인 디바이스를 구현, 생활하는 모든 곳에 활용함으로써 기존에 불가능했던 초고속·초연결·초지능 체계를 구축해야 한다.
스마트 소재가 이를 실현하는 견인차 역할을 한다. 물성을 극대화하고 기능이 많은 소재를 구현하면 차세대 핵심 디바이스를 소형·고효율화 할 수 있다.
정부에서도 첨단 신소재와 부품 분야가 4차 산업혁명 대응과 혁신성장동력 마련에 꼭 필요하다고 보고 있다. 정부는 13대 혁신성장 동력에 첨단소재를 비롯한 화학소재를 포함시켰다. 또 제4차 과학기술기본계획에서 유기·바이오소재 탄소·나노소재 등 소재 분야를 120개 중점과학기술로 선정하고 30대 미래소재 원천기술 로드맵도 발표했다.
최근 국내 많은 산학연이 관련 연구개발(R&D)에 주력하고 있지만, 이 가운데 정부출연연구기관(출연연)인 화학연이 특히 주목받는다.
화학연은 화학소재연구본부를 필두로 자동차, 전기전자, 반도체, 에너지 등 주력 첨단 산업에서 요구하는 화학반응 합성 소재 개발에 역점을 두고 있다.
에너지소재, 환경소재, 정보전자소재, 수송기소재, 헬스케어소재, 소재혁신플랫폼 등 다양한 분야 연구에 힘써 의미 있는 성과를 이끌어냈다.
전근 박사팀은 유기발광다이오드(OLED)와 같은 디스플레이, 반도체 제조 공정에 필수인 광개시제를 개발했다. 광개시제는 빛을 받으면 첨가한 수지가 화학반응을 일으키도록 하는 물질이다. 그동안 해외 기업이 원천 특허를 출원해 특허진입 장벽이 높았던 분야다.
에너지 기술성과도 크다. 김용석 화학소재연구본부 고기능고분자연구센터장과 김동균 박사팀은 차세대 리튬금속전지에 새로운 전해질을 적용해 성능을 극대화하는 기술을 개발했다.
전지 수명을 떨어뜨리는 액체전해질, 이온 전도도가 낮은 고체 전해질을 대신해 고체와 액체 전해질 장점만 취한 전해질을 만들었다. 최근엔 페로브스카이트 태양전지 분야에서 세계 최고 효율인 24.23%를 보이기도 했다.
웨어러블 기기 활용 확대에 기여하는 연구도 나왔다. 이수연 박사는 외부 압력을 받아 전기를 발생시키는 압전체를 유연화 했다. 소재가 움직이거나 휠 때 전기를 생산하도록 했다. 기존 물리혼합 수준이던 소재 제조를 화학적으로 결합해 유연한 고분자 필름 탄성체를 탄생시켰다.
정택모 화학소재연구본부장은 “우리나라가 4차 산업혁명 시대 핵심 분야에서 두각을 나타내고 있지만, 사실 대부분 소재는 외국에서 들여오고 있다”면서 “5개 본부 산하 센터가 우수한 인력과 인프라를 바탕으로 새로운 소재 원료물질부터 공정개발까지 전 과정을 연구하는데 총력을 쏟고 있다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
